JavaEE-网络编程套接字（UDP/TCP）

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下面写一个简单的UDP客户端服务器流程
思路：
对于服务器端：读取请求，并解析–> 根据解析出的请求，做出响应(这里是一个回显，)–>把响应写回客户端
对于客户端：从控制台读取用户输入的内容–>从控制台读取用户输入的内容–>从控制台读取用户输入的内容–>将其显示在屏幕上
全部代码如下：
服务器端：

package network;import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;
//UDP的回显服务器   客户端发出的请求是啥，服务器返回的响应就是啥
public class UdpEchoServer {private DatagramSocket socket=null;//  指定服务器的portpublic UdpEchoServer(int port) throws SocketException {socket=new DatagramSocket(port);}//指定一个方法启动服务器public void start() throws IOException {System.out.println("服务器开始启动");while(true){// 反复的, 长期的执行针对客户端请求处理的逻辑.// 一个服务器, 运行过程中, 要做的事情, 主要是三个核心环节.//服务器这里需要接收请求//1.读取请求，并解析DatagramPacket requestPacket=new DatagramPacket(new byte[4096],4096);socket.receive(requestPacket);//解析String request=new String(requestPacket.getData(),0, requestPacket.getLength());//2.根据解析出的请求，做出响应(这里是一个回显，)String response=process(request);//3. 把响应写回客户端  此时需要告诉网卡，要发的内容是啥，发给谁//构造一个发送数据包DatagramPacket responsePacket=new DatagramPacket(response.getBytes(),response.getBytes().length,requestPacket.getSocketAddress());socket.send(responsePacket);//记录日志System.out.printf("[%s:%d]  req: %s, resp: %s\n",requestPacket.getAddress().toString(),requestPacket.getPort(),request,response);}}//这里是一个回显，只需要返回这个字符串public String process(String request){return request;}public static void main(String[] args) throws IOException {UdpEchoServer udpEchoServer=new UdpEchoServer(9090);udpEchoServer.start();}
}

客户端：

package network;import java.io.IOException;
import java.net.*;
import java.util.Scanner;
public class UdpEchoClient {//由于客户端的port是自动分配的，所以这里不会像服务器那样配置port//但是，客户端需要向服务器发送请求，所以，这里我们需要知道服务器的ip和portprivate DatagramSocket socket=null;private String serverIp;private int serverPort;//外部指定服务器的ip和portpublic UdpEchoClient(String ip,int port) throws SocketException {this.serverIp=ip;this.serverPort=port;//客户端的port是自动分配的socket=new DatagramSocket();}// 让这个客户端反复的从控制台读取用户输入的内容. 把这个内容构造成 UDP 请求, 发给服务器. 再读取服务器返回的 UDP 响应// 最终再显示在客户端的屏幕上.public void  start() throws IOException {Scanner scanner=new Scanner(System.in);System.out.println("客户端开始启动");while(true){//1. 从控制台读取用户输入的内容System.out.println("->");String requset=scanner.next();//2.构造请求对象，发送给服务器DatagramPacket requsetPacket=new DatagramPacket(requset.getBytes(),requset.getBytes().length,InetAddress.getByName(serverIp),serverPort);socket.send(requsetPacket);//3.读取服务器的响应，并解析出其内容DatagramPacket responsePacket=new DatagramPacket(new byte[4096],4096);socket.receive(responsePacket);String response=new String(responsePacket.getData(),0,responsePacket.getLength());//4 。将其显示在屏幕上System.out.println(response);}}public static void main(String[] args) throws IOException {UdpEchoClient udpEchoClient=new UdpEchoClient("127.0.0.1",9090);//127.0.0.1 本机ipudpEchoClient.start();}
}

运行结果如下
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对上述过程中的一些谈论和分析：

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多个客户端向一个服务器发送请求
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下面写一个简单的翻译服务器
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重写的服务器端的代码如下：

package network;import java.io.IOException;
import java.net.SocketException;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;public class UdpDictServer extends UdpEchoServer{//使用HashMap保存中英文翻译的键值对private Map<String,String> dict =new HashMap<>();//实现父类的构造方法public UdpDictServer(int port) throws SocketException {super(port);//一些原始的键值对dict.put("cat","猫");dict.put("dog","狗");dict.put("people","人");}//与原始的UdpEachServer相比，这里对于请求的处理过程是不一样的//重写process方法@Overridepublic String process(String request) {//找到对应的翻译，并返回//getOrDefault方法，找到key所对应的value值，如果没有找到，则返回defaultValue（即第二个参数）return dict.getOrDefault(request,"该词没有查询到");}public static void main(String[] args) throws IOException {UdpDictServer server=new UdpDictServer(9090);// start 不需要重新再写一遍了. 直接就复用了之前的 startserver.start();}
}

执行结果如下：

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下面写一个基于TCP 的回显流程

思路：
服务器端：先从队列中拿到一个“连接”–> 读取请求并解析–>根据请求计算响应–>把响应写回给客户端
客户端：从控制台输入字符串–>把请求发送给服务器–>从服务器读取响应.–>把响应打印出来

全部代码如下：
服务器端代码：

package network;import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;//基于TCP的回显服务器
public class TcpEachServer {private ServerSocket serverSocket=null;//绑定端口号public  TcpEachServer(int port) throws IOException {serverSocket=new ServerSocket(port);}//启动服务器public  void  start() throws IOException {System.out.println("服务器开始启动");while(true){//从管理连接的队列中拿出一个“连接”出来Socket clientSocket=serverSocket.accept();//处理这个连接内的请求processConnection(clientSocket);}}//这个方法用来处理连接中的逻辑private void processConnection(Socket clientSocket) throws IOException {//日志System.out.printf("[%s:%d] 客户端上线\n",clientSocket.getInetAddress().toString(),clientSocket.getPort());//下面开始读取请求，计算响应，返回响应  三步曲//Socket对象内部包含两种字节流对象InputStream和OutputStream，可以先把这两个对象流获// 取到，方便后续处理过程种的读写工作try(InputStream inputStream=clientSocket.getInputStream();OutputStream outputStream=clientSocket.getOutputStream()){//不同于UDP协议中的无连接，在客户端的一次连接过程中，可能涉及多次请求/响应过程//因此。这里使用一个while循环，直到该连接中的所有请求处理完毕while(true){//1，读取请求并解析Scanner scanner=new Scanner(inputStream);//hasNext的作用是，检测输入流中是否有结束输入的控制符，比如0x1A(EOF,Ctrl-Z)//用于检测一个连接是否结束if(!scanner.hasNext()){//一个连接处理完毕System.out.printf("[%s:%d] 客户端本次连接处理完毕，下线！\n",clientSocket.getInetAddress().toString(),clientSocket.getPort());break;}// 这个代码暗含一个约定, 客户端发过来的请求, 得是文本数据, 同时, 还得带有空白符作为分割. (比如换行这种)//next()：当输入到空白符结束String request=scanner.next();//2.根据请求计算响应String response=process(request);//3. 把响应写回客户端，把OutputStream用PrintWriter(此处的PrintWriter相当于Scanner)包裹一下，便于发送数据//将outputStream和PrintWriter关联起来PrintWriter writer=new PrintWriter(outputStream);//使用 PrintWriter 的 println 方法,打印到输出流中 把响应返回给客户端.//此处用 println, 而不是 print 就是为了在结尾加上 \n . 方便客户端读取响应, 使用 scanner.next 读取.writer.println(response);//这里还需要加一个 "刷新缓冲区" 操作.将缓冲区的数据强制输出，用于清空缓冲区writer.flush();//日志 记录当前的请求和响应System.out.printf("[%s:%d]  req: %s,resp: %s\n",clientSocket.getInetAddress().toString(),clientSocket.getPort(),request,response);}}}//回显，只需要再返回这个字符串public String process(String requset){return requset;}public static void main(String[] args) throws IOException {TcpEachServer tcpEachServer=new TcpEachServer(9090);tcpEachServer.start();}
}

客户端代码：

package network;import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;public class TcpEchoClient {private Socket socket=null;//服务器端的ip和portpublic  TcpEchoClient(String serverIp,int serverPort) throws IOException {//这个new的动作完成后，完成了tcp的建立socket=new Socket(serverIp,serverPort);}public void start() throws IOException {System.out.println("客户端启动");Scanner scannerConsole=new Scanner(System.in);//Socket对象内部包含两种字节流对象InputStream和OutputStream，可以先把这两个对象流获//   取到，方便后续处理过程种的读写工作try(InputStream inputStream=socket.getInputStream();OutputStream outputStream=socket.getOutputStream()){while(true){//1.从控制台输入字符串System.out.println("-->");String request=scannerConsole.next();//2.把请求发送给服务器  需要对request进行包装，使用PrintWriterPrintWriter printWriter=new PrintWriter(outputStream);//使用 println 带上换行. 后续服务器读取请求, 就可以使用 scanner.next 来获取了printWriter.println(request);//发送请求printWriter.flush();//3.从服务器中接收响应Scanner scannerNetwork=new Scanner(inputStream);String response=scannerNetwork.next();//4.把响应打印出来System.out.println(response);}}}public static void main(String[] args) throws IOException {TcpEchoClient tcpEchoClient=new TcpEchoClient("127.0.0.1",9090);tcpEchoClient.start();}
}

当开多个线程时，发现只有一个线程在被处理，其它线程都在等待，
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当被处理的线程下线后，其他线程的逻辑才开始被处理
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原因在于 Socket clientSocket = serverSocket.accept();和processConnection(clientSocket);都是主线程进行处理的且在同一次循环体中，只有一个clinetSocket连接被处理完后，才会去队列中accept下一个连接，为此，这里我们可以采用多线程进行处理。
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修改为多线程后，可以看到 有多个客户端可以访问服务器
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考虑到一个现实的情况，许多客户端需要频繁的访问服务器，那就是需要频繁的断开/连接，我们这里可以使用线程池
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同样也可以实现多个客户端同时访问服务器。

最终的服务器的代码如下：

package network;import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
//基于TCP的回显服务器
public class TcpEachServer {private ServerSocket serverSocket=null;//创建一个非固定数目的线程池private ExecutorService service= Executors.newCachedThreadPool();//绑定端口号public  TcpEachServer(int port) throws IOException {serverSocket=new ServerSocket(port);}//启动服务器public  void  start() throws IOException {System.out.println("服务器开始启动");while(true){//从管理连接的队列中拿出一个“连接”出来Socket clientSocket=serverSocket.accept();//处理这个连接内的请求service.submit(new Runnable() {@Overridepublic void run() {try {processConnection(clientSocket);} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}});
/*            Thread t=new Thread(() ->{try {processConnection(clientSocket);} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}});t.start();*/}}//这个方法用来处理连接中的逻辑private void processConnection(Socket clientSocket) throws IOException {//日志System.out.printf("[%s:%d] 客户端上线\n",clientSocket.getInetAddress().toString(),clientSocket.getPort());//下面开始读取请求，计算响应，返回响应  三步曲//Socket对象内部包含两种字节流对象InputStream和OutputStream，可以先把这两个对象流获// 取到，方便后续处理过程种的读写工作try(InputStream inputStream=clientSocket.getInputStream();OutputStream outputStream=clientSocket.getOutputStream()){//不同于UDP协议中的无连接，在客户端的一次连接过程中，可能涉及多次请求/响应过程//因此。这里使用一个while循环，直到该连接中的所有请求处理完毕while(true){//1，读取请求并解析Scanner scanner=new Scanner(inputStream);//hasNext的作用是，检测输入流中是否有结束输入的控制符，比如0x1A(EOF,Ctrl-Z)//用于检测一个连接是否结束if(!scanner.hasNext()){//一个连接处理完毕System.out.printf("[%s:%d] 客户端本次连接处理完毕，下线！\n",clientSocket.getInetAddress().toString(),clientSocket.getPort());break;}// 这个代码暗含一个约定, 客户端发过来的请求, 得是文本数据, 同时, 还得带有空白符作为分割. (比如换行这种)//next()：当输入到空白符结束String request=scanner.next();//2.根据请求计算响应String response=process(request);//3. 把响应写回客户端，把OutputStream用PrintWriter(此处的PrintWriter相当于Scanner)包裹一下，便于发送数据//将outputStream和PrintWriter关联起来PrintWriter writer=new PrintWriter(outputStream);//使用 PrintWriter 的 println 方法,打印到输出流中 把响应返回给客户端.//此处用 println, 而不是 print 就是为了在结尾加上 \n . 方便客户端读取响应, 使用 scanner.next 读取.writer.println(response);//这里还需要加一个 "刷新缓冲区" 操作.将缓冲区的数据强制输出，用于清空缓冲区writer.flush();//日志 记录当前的请求和响应System.out.printf("[%s:%d]  req: %s,resp: %s\n",clientSocket.getInetAddress().toString(),clientSocket.getPort(),request,response);}} finally {clientSocket.close();}}//回显，只需要再返回这个字符串public String process(String requset){return requset;}public static void main(String[] args) throws IOException {TcpEachServer tcpEachServer=new TcpEachServer(9090);tcpEachServer.start();}
}

上述过程中的一些思路

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